Устройство для защиты электроустановки от перегрузки с интегральнозависимой характеристикой Советский патент 1978 года по МПК H02H7/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ ЭЛЕКТРОУСГАНОВКИ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ С ИНТЕГРАЛЬНО-ЗАВИСИМОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ ; сатора импульсным током позволяет повысить помехоустойчивость и расширить диапазон регулирования выдержки времени. Однако, как и при непрерывным заряде, стабильность и максимальная выдержка времени в данном случае определяются соотношением величины среднего зарядного тока и токов утечки через собственное сопротивление конденсатора ц пороговое устройство. Уменьшение погрешности органа выдержки времени, обусловленной наличием тока утечки через пороговое устройство, путем увеличения среднего значения зарядного тока при каком-то определенном значении.выдержки времени, приводит к увеличению габаритов органа выдержки времени а, следовательно устройства зашиты в целом. Ввиду наличия собственного сопротивления утечка конденсатора, с одной стороны, при определенной стабильности выдержка времени . ограничена, с другой стороны, при определенной выдержке ограничена стабильность. Ограничение выдержки времени и ее стабильности затрудняет согласование защитной характеристики устройства зашиты с перегрузочной характеристикой объекта зашиты, что приводит к недоиспользованию перегрузочных возможностей последнего, а следовательно, снижает производительность электроустановок. Целью изобретения является повышение производительности электроустановки и надежности функционирования. Это достигается тем, что в предложенном устройстве, содержашем источник питания, орган выдержки времени и соединенные с ним выходной орган, нелинейный функциональный преобразователь, пусковой орган и орган токовой отсечки, орган выдержки времени дополнительно снабжен дискретными электромеханическими интеграторами, электрод сравнения первого из которых подключен к базе первого транзистора типа п-р-п и через резистор и замыкаюший контакт пускового органа - к упо..минутому не,Ч1нейному функциональному преобразователю, а электрод сравнения каждого последующего интегратора подключен к базам двух дополнительных транзисторов типа n-p-h и р-п-р и через резистор и за.мыкаюший контакт герконового реле, включенного в цепь коллектора транзистора типа п-р-п, база которого соединена с электродом сравнения предыдуш,его интегратора, - к нелинейному преобразователю. Электрод сравнения последнего интегратора соединен также через резистор и размыкающий контакт пускового органа с отрицательным полюсо.м источника питания электрод сравнения каждого предыдущего интегратора соединен с этим полюсом через резистор и контакт герконового реле, включенного в цепь коллектора транзистора типа р-п-р, база которого соединена с электродом сравнения последующего интегратора, а рабочие электроды интеграторов соединены с нулевым полюсом источника питания. Причем положительный полюс источника питания через обмотку соответствующих герконовых реле подключен К коллектора.м п-р-п транзисторов, а отрицательный - к коллекторам р-п-р транзисто)ов. На чертеже приведена принципиальная схема предложенного устройства. Предложенное устройство состоит из источника питания, пускового органа 1, нелинейного функционального преобразователя 2, органа выдержки времени, содержащего дискретные электрохимические интеграторы 3, 4, 5, транзисторы п-р-п и р-п-р типов 6-10, герконОвые реле 11 -15, резисторы 16-18 в цепях считывания и резисторы 19-21 в цепях западания 20, 21, выходной орган 22, контакты 23-27 соответствующих герконовых реле, контакты 28 и 29 пускового органа, выхода 30 нелинейного преобразователя, защитного диода 31, органа 32 отсечки и контакта 33 органа отсечки. В исходном состоянии (к моменту подключе ния устройства к источникам питания и к объекту защиты) вся активная масса находится на рабочих электродах интеграторов. При подключении схемы к источнику питания, если перегрузка отсутствует, практически мгновенно током, протекающим через резистор 19 и контакт 28 пускового органа, транзистор 6 насыщается и срабатывает реле 11, замыкая свой контакт 23. Это вызывает насыщение транзистора 8, срабатывание реле 13 и замыкание его контакта 25. Напряжение на электрохимических интеграторах 3 и 4 ограничивается падением напряжения на эмиттерных переходах транзисторов 6 и 8 соответственно, а на интеграторе 5 - падением напряжения на защитном диоде 31. Транзисторы 7, 9, 10 находятся в отсечке отрицательным напряжением источника питания через резисторы 19, 20, 21 соответственно. В этом состоянии устройство готово к защите объекта от перегрузок. При появлении перегрузки, т. е. при превышении тока объекта над номинальным значением срабатывает пусковой орган 1, размыкает свой контакт 28 и замыкает контакт 29. Размыкание контакта 28 вызывает запирание транзистора б, отключение реле 11, размыкание его контакта 23, запирание транзистора 8, отключение реле 13 и размыкание его контакта 25. Этим обеспечивается разрыв цепей западания интеграторов. Замыкание контакта 29 обеспечивает протекание тока интегрирования от нелинейного функционального преобразователя через резистор 18 и интегратор 5. Начинается процесс считывания в интеграторе 5. В процессе считывания падение напряжения на интеграторе 5 меньше потенциала отсечки транзистора 10. Когда процесс считывания заканчивается, напряжение на интеграторе 5 возрастает скачком, что вызывает насыщение транзистора 10 и срабатывание реле 15, которое своим контактом 27 замыкает цепь считывания интегратора 4. По окончании процесса считывания в интеграторе 4 насыщается транзистор 9, срабатывает реле 14 и своим контактом 26 замыкает цепь считывания интегратора 3. По окончании процесса считывания в интегратоо 3 насыщается транзистор 7, срас атывает реле 12 и контактом 24 вызывает срабатывание выходного органа защиты 22. Таким образом, общее время выдержки интегрального органа защиты складывается из времени считывания интеграторов 5, 4, 3. Величина напряжения на выходе30 нелинейного преобразователя 2, через который протекает ток объекта защиты, зависит по определенному закону от тока перегрузки объекта. Это обеспечивает нужный вид время-токовой характеристики. После снятия перегрузки устройство учитывает охлаждение объекта защиты по необходимому закону способом кусочно-линейной аппроксимации, что позволяет получить точность аппроксимации экспоненциального закона охлаждения объекта не ниже 10°/о на участке кривой охлаждения, ограниченной по. оси времени временем, равным трем тепловым постоянным времени объекта защиты. С увеличением числа интеграторов в схеме точность аппроксимации можно повысить. Взаи.модействие элементов схемы устройства защиты после снятия перегрузки происходит следующим образом. Включение пускового органа приводит к замыканию контакта 28 и размыканию контакта 29. Размыкание контакта 29 переводит транзистор 10 в режим отсечки, реле 15 отключается и своим контактом 27 переводит в режим отсечки транзистор 9, что вызывает отключение реле 14, контакт 26 которого разрывает цепь считывания интегратора 3. Входит в режим отсечки транзистор 7, реле 12 отключается и разрывает контакты 24 в цепи питания выходного органа. Все указанные переключения происходят практически венно так как пусковой орган, герконовые реле и транзисторные ключи обладают высоКИМ быстродействием. К этому моменту вся активная масса в электрохимических интеграторах находится на электродах сравнения. Это свидетельствует о максимально допустимой температуре нагрева защищаемого объекта. Замыкание контактов 28 обеспечивает протекание тока в цепи «Задание интегратора 3. Активная масса в интеграторе переносится, с электрода сравнения на рабочий электрод по линейному закону во времени (первый участок аппроксимации экспоненциального закона охлаждения). При этом падение напряжения на интеграторе 3 меньше потенциала отсечки транзистора 6. По окончании процесса «Задание в интеграторе 3, падение напряжения на нем увеличивается скачком и приводит к насыщению транзистора 6 и. включению реле 11, которое своими контактами 23 замыкает цепь «Задание интегратора 4. Активная масса переносится на рабочий электрод в этом интеграторе (второй участок аппроксимации). Далее после полного окончания процесса задания в интеграторе 4 насыщается транзистор 8, включается реле 13, которое своим контактом 25 замыкает цепь «Задание интегратора 5 (третий участок аппроксимации). По окончании процесса задания в интеграторе падение напряжения на нем ограничивается диодом 31. Если в процессе охлаждения объекта перегрузка возникает вновь, отсчет выдержки времени и в органе перегрузки происходит с учетом предшествующего теплового состояния объекта. Таким образом, в предложенном устройстве информацию о тепловом состоянии защищае мого объекта несет в себе общее количество активной массы на рабочих электродах интеграторов. Убыль активной массы с рабочих электродов интеграторов пропорциональна температуре перегрева защищаемого объекта. Применение такого устройства позволяет с больщой точностью контролировать реальный нагрев защищаемого объекта, повысить производительность защищаемого объекта и надежность его функционирования. Формула изобретения Устройство для защиты электроустановки от перегрузки с интегрально-зависимой характеристикой, содержащее источник питания, орган выдержки времени и соединенные с ним выходной орган, не.тинейный функциональный преобразователь, пусковой орган и орган токовой отсечки, отличающееся тем, что, с целью повыщения производительности электроустановки и надежности функционирования, орган выдержки времени дополнительно снабжен дискретными электрохимическими интеграторами, электрод сравнения первого из которых подключен к базе первого транзистора типа п-р-п и через резистор замыкающий контакт пускового органа - к упомянутому нелинейному функциональному преобразователю, а электрод сравнения каждого последующего интегратора подключен к базам двух дополнительных транзисторов типа п-р-п и р-п-р и через резистор и замыкающий контакт герконового реле, включенного в цепь коллектора транзистора типа п-р-п, база которого соединена с атектродом сравнения предыдущего интегратора, - к нелинейному преобразователю, электрод сравнения последнего интегратора соединен также через резистор и размыкающий контакт пускового органа с отрицательным полюсом источника питания, электрод сравнения каждого предыдущего интегратора соединен с этим полюсом через резистор и контакт герконового реле, включенного в цепь коллектора транзистора типа р-п-р, база которого соединена с электродом сравнения последующего интегратора, а рабочие электроды интеграторов соединены с нулевым полюсом источника питания, причем

положительный прспюс источника питани через , о6мот4(у сортветстйу10щих герконрйых peiife под Kfli64«ii к колЛ 1ггорам

отрнцатбльный - к коллёктбрам jp-n-p транзйс-

тсфдв;.,:/- :; ;;.;:,/; fV-:- ; -V .;; -5

Источники «нформацки принятые эовнимадие li|pй кcпepтнзe

1.Райхи|1 В. Е. и др. Бесконтактные реле времени для заилиты низко вольтнцх аппаратов, Сб. «Электротехническая промышленность, вып. 2 (21), М., «Информанергр, 1973, с. 35.

2.Сб. «Новые устройства з ащиты и протйвозвариймдй ёвтоматйкн, вып 2 М., «Цмформэнерго, 1969, с, 21.